量測(cè)系統(tǒng)分析（MSA）

1、量測(cè)系統(tǒng)分析(msa)目錄第1章量測(cè)系統(tǒng)介紹1.1 概述、目的、術(shù)語11.2 量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特性21.3 量測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)31.4 量測(cè)系統(tǒng)的通則31.5 選擇/制定檢定方法3第2章量測(cè)系統(tǒng)之評(píng)價(jià)2. 1概述5鑒別力5量測(cè)系統(tǒng)變異的類型7量測(cè)系統(tǒng)分析8再現(xiàn)性8.2再生性9零性間變異10偏性10穩(wěn)定性11線性13范例說明15量測(cè)系統(tǒng)研究之準(zhǔn)備20計(jì)量值量測(cè)系統(tǒng)之研究21穩(wěn)定性之準(zhǔn)則21偏性之準(zhǔn)則21.1獨(dú)立取樣法21.2圖表法22.3分析23再現(xiàn)性與再生性之準(zhǔn)則23.1全距法23.2平均值與全距法23執(zhí)行研究24圖表分析26計(jì)算及研究34.3變異數(shù)分析法38量具績(jī)效曲線43計(jì)數(shù)值量具研究47短期法

2、47長(zhǎng)期法48第3章附錄標(biāo)準(zhǔn)常態(tài)分配表52常數(shù)表54如何適當(dāng)?shù)倪x用量測(cè)系統(tǒng)分析流程55表格56量測(cè)系統(tǒng)分析版(measurement system analysis)第1章量測(cè)系統(tǒng)介紹1. 1概述、目的、術(shù)語概述我們知道，一個(gè)制程的狀況必須經(jīng)由量測(cè)來獲取相關(guān)信息，因此量測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)決定制程是否應(yīng)被調(diào)整，如果統(tǒng)計(jì)結(jié)果，制程超出管制界限，即制程能力不足時(shí)，則須對(duì)制程作某些調(diào)整，否則，制程將會(huì)在無調(diào)節(jié)的狀態(tài)下運(yùn)作。量測(cè)數(shù)據(jù)的另一用途是可以檢視二個(gè)或更多變異彼此之間是否存在某種關(guān)系性，如塑料件的尺寸將與進(jìn)料溫度有關(guān)。因此，量測(cè)數(shù)據(jù)的品質(zhì)對(duì)于制程分析結(jié)果占有相當(dāng)重要的因素，為了確保分析結(jié)果不致對(duì)制程誤判，

3、就必須重視數(shù)據(jù)的品質(zhì)。量測(cè)數(shù)據(jù)品質(zhì)與制程是否在穩(wěn)定狀況下所獲得的多種量測(cè)有關(guān)，若在穩(wěn)定狀況下所獲得某一特性的量測(cè)數(shù)據(jù)，其結(jié)果”近似于”該特性的標(biāo)準(zhǔn)值，則數(shù)據(jù)品質(zhì)可謂”高”；若某些或全部數(shù)據(jù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值甚遠(yuǎn)，則數(shù)據(jù)品質(zhì)可謂”低”。常用于表示數(shù)據(jù)品質(zhì)高低的統(tǒng)計(jì)特性有偏差與方差，所謂偏差是指量測(cè)數(shù)據(jù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之差異；所謂方差則是指量測(cè)數(shù)據(jù)本身之間差異。如果數(shù)據(jù)品質(zhì)是不可接受，則必須加以改進(jìn)，然而這常常應(yīng)改進(jìn)量測(cè)系統(tǒng)本身，而非改進(jìn)數(shù)據(jù)。因此，對(duì)于量測(cè)系統(tǒng)品質(zhì)的評(píng)估，是極其重要的，其評(píng)價(jià)程序應(yīng)包括l 設(shè)計(jì)及驗(yàn)證l 長(zhǎng)時(shí)間的能力評(píng)價(jià)l 追溯標(biāo)準(zhǔn)l 作業(yè)定義l 管制l 維修及再驗(yàn)證1. 目的本篇的目的在于

4、說明評(píng)價(jià)量測(cè)系統(tǒng)品質(zhì)之準(zhǔn)則，雖然也可以運(yùn)用在其它量測(cè)系統(tǒng)上，但主要還是以使用在工業(yè)界制程的量測(cè)系統(tǒng)為主，且特性數(shù)據(jù)可重復(fù)讀取。1. 術(shù)語量測(cè)（measurement）：對(duì)某具體事物賦予數(shù)據(jù)，以表示他們對(duì)于特定特性之間的關(guān)系。賦予數(shù)據(jù)的過程稱為量測(cè)過程，而數(shù)據(jù)稱為量測(cè)值。量具（gage）：任一可用以量測(cè)之設(shè)備，通常是用以特別稱呼使用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)者，包括go/no-go設(shè)備。量測(cè)系統(tǒng)（measurement system）：操作、準(zhǔn)則、量具和其它設(shè)備、軟件及指定之一群待量測(cè)之集合，經(jīng)由完整程序而取得量測(cè)值。量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特性理想之量測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)具有零偏差、零變異的統(tǒng)計(jì)特性，但很不幸的是，這種理想的量

5、測(cè)系統(tǒng)幾乎很少見的，因此，我們必須存在一個(gè)觀念，就是當(dāng)在決策時(shí)，必須考慮到所依據(jù)的是一個(gè)非理想統(tǒng)計(jì)特性之量測(cè)系統(tǒng)。所以設(shè)備管理之責(zé)任是確認(rèn)當(dāng)每一量測(cè)系統(tǒng)被使用時(shí)都具有適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性。雖然每一量測(cè)系統(tǒng)可能需具備一些各別的統(tǒng)計(jì)特性，但下列舉出五項(xiàng)所有量測(cè)系統(tǒng)必備的統(tǒng)計(jì)特性：(1) 量測(cè)系統(tǒng)須在統(tǒng)計(jì)管制下，亦即量測(cè)纟統(tǒng)之變異僅根源于共同原因，而非特殊原因。(2) 量測(cè)系統(tǒng)的變異必須小于制程變異。(3) 量測(cè)系統(tǒng)的變異必須小于規(guī)格界限。(4) 量測(cè)之最小刻度必須小于制程變異或規(guī)格界限之較小者，一個(gè)通用的法則是：最小刻度應(yīng)小于制程變異或規(guī)格界限較小者之1/10。(5) 因量測(cè)項(xiàng)目的改變，量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特

6、性可能變更，但最大的量測(cè)系統(tǒng)變異必須小于制程變異或規(guī)格界限較小者。量測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)中，最高級(jí)為國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的次一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，稱為初級(jí)，通常由政府部門或?qū)W術(shù)機(jī)構(gòu)取得，當(dāng)然私人公司亦可由國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)取得初級(jí)的對(duì)應(yīng)。但因初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)常常顯得太昂貴，故又可對(duì)應(yīng)至次一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，稱為第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通常由一般私人企業(yè)所取得。第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)又可被對(duì)應(yīng)到另一級(jí)，稱為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本級(jí)常用于調(diào)整在生產(chǎn)中使用的量測(cè)系統(tǒng)，又稱為生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。總之，不采用可追溯之標(biāo)準(zhǔn)而去確定一個(gè)量測(cè)系統(tǒng)的精度是難以被接受的，尤其是當(dāng)生產(chǎn)者與客戶之間的量測(cè)可能不統(tǒng)一而產(chǎn)生沖突時(shí)，更顯得可追溯的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)之信賴度的重要。量測(cè)系統(tǒng)的通則每一量

7、測(cè)系統(tǒng)均應(yīng)被評(píng)估以決定是否適用于預(yù)期之工作。通常以兩階段來評(píng)估，第一階段評(píng)估是執(zhí)行測(cè)試以決定量測(cè)系統(tǒng)是否具有需求之統(tǒng)計(jì)特性，以執(zhí)行被要求之工作，又稱為階段一評(píng)估。第二階段評(píng)估是執(zhí)行定期之檢定以決定此一量測(cè)系統(tǒng)是否維持在可接受狀態(tài)，即使量測(cè)系統(tǒng)例行執(zhí)行保養(yǎng)及/或再校正、再檢定，又稱為階段二評(píng)估。量測(cè)系統(tǒng)之測(cè)試方法應(yīng)有書面化程序，包含：l 范例l 選擇量測(cè)項(xiàng)目之規(guī)格及執(zhí)行測(cè)試的環(huán)境。l 規(guī)定數(shù)據(jù)收集、記錄及分析之方式。l 定義重要條件及原則之作業(yè)方式。l 追溯之標(biāo)準(zhǔn)。選擇/制定檢定方法當(dāng)選擇或制定檢定方法時(shí)，一般考慮之因素如下：(1) 是否使用可追溯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之標(biāo)準(zhǔn)？其適用標(biāo)準(zhǔn)是何級(jí)水準(zhǔn)？標(biāo)準(zhǔn)通常為

8、評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)精確度之基本。(2) 在階段二評(píng)估測(cè)試時(shí)，應(yīng)采用盲目測(cè)量或是易于取得量測(cè)值的方式。所謂盲目測(cè)試是指當(dāng)作業(yè)者執(zhí)行量測(cè)時(shí)，事先不知被測(cè)物是否有任何不同，而在實(shí)際的量測(cè)環(huán)境下執(zhí)行量測(cè)。(3) 檢定之成本。(4) 檢定所需之時(shí)間。(5) 對(duì)于非眾所皆知的條文應(yīng)予以定義，如再現(xiàn)性、再生性.等。(6) 是否此量測(cè)系統(tǒng)所取得之量測(cè)將用以比較其它量測(cè)系統(tǒng)所取得之量測(cè)？如是，則其中之一的量測(cè)系統(tǒng)應(yīng)考慮采用可追溯(1)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之檢定方法。(7) 階段二評(píng)估之頻率，應(yīng)視該量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)特性對(duì)設(shè)施之重要性而定。第2章量測(cè)系統(tǒng)之評(píng)價(jià)準(zhǔn)則2. 1概述評(píng)估一量測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確定三項(xiàng)基本問題。(a)本量測(cè)系統(tǒng)是否具備

9、適當(dāng)?shù)蔫b別力？(b)是否具有全時(shí)的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性？(c)量測(cè)誤差(變異)是否微??？鑒別力量測(cè)系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)并真實(shí)地表示被測(cè)特性很小變化之能力，稱為鑒別力。如最小的量測(cè)刻度太大而不足以辨別制程變異，則為鑒別力不足。鑒別力不足的象征將會(huì)在r-chart上顯現(xiàn)出來，因此，若使用鑒別力不足的量測(cè)系統(tǒng)所表現(xiàn)的r-chart，將可能造成型i誤差。下圖將介紹不同鑒別力之量測(cè)系統(tǒng)，所能對(duì)制程做不同的管制。鑒 別 力計(jì)量值管制計(jì)數(shù)值管制制程分配只用1種數(shù)據(jù)分級(jí)l 只能顯示其制程主要變異來自于平均值偏移l 不可用于估計(jì)制程參數(shù)與指數(shù)l 只能顯示制程生產(chǎn)符合或不符合產(chǎn)品制程分配用24種數(shù)據(jù)分級(jí)l 只能用于制程變異較大的管制

10、l 不可用于估計(jì)制程參數(shù)與指數(shù)l 只能提供粗糙的估計(jì)制程分配用5種以上數(shù)據(jù)分級(jí)l 能與管制圖一起使用l 被推薦圖1.制程分配在區(qū)別分類數(shù)（number of distinct categories, ndc）上對(duì)管制與分析的影響圖2可說明鑒別力不足的量測(cè)系統(tǒng)被使用在制程上的例子0.144 0.140 0.136 平均值（ ）（lcl）（ucl）平均值（ ）（ucl）（lcl）（ucl）0(a)量測(cè)值之最小刻度為的管制圖全距(b)量測(cè)值之最小刻度為的管制圖全距0圖2制程管制圖管制圖(a)為量測(cè)刻度的量測(cè)值；(b)為量測(cè)刻度的量測(cè)值。當(dāng)r值只有1、2或3個(gè)值落在管制界限內(nèi)，或r值雖有4個(gè)落在管制界

11、限內(nèi)，但超過1/4的 r值為0，則此量測(cè)系統(tǒng)為鑒別力不足，如管制圖(b)再現(xiàn)性repeatability量測(cè)系統(tǒng)變異的類型(刪除.3零件間變異)2. 再現(xiàn)性(量具變異)(repeatability) 同一人使用同一量具量測(cè)同一零件之相同特性多次所得變異。再生性reproducibility操作者a操作者b操作者c2. 再生性(人的變異)(reproducibility)不同人使用同一量具量測(cè)同一零件之相同特性所得之變異。時(shí)間2時(shí)間1穩(wěn)定性2. 穩(wěn)定性(stability)同一人使用同一量具于不同時(shí)間在同一地點(diǎn)量測(cè)同一零件之相同特性所得之變異。觀測(cè)平均值參考值偏性3. 偏性(bias)同一人使用

12、同一量具量測(cè)同一零件之相同特性多次所得平均值與工具室或精密儀器量測(cè)同一零件之相同特性所得之偏性參考值觀測(cè)平均值不偏真值或參考值之間的偏差值2. 線性(linearity)指量具各作業(yè)范圍之偏性。量測(cè)系統(tǒng)分析再現(xiàn)性指量具變異本身是定值，因量具本身誤差及產(chǎn)品在量具之位置差，則構(gòu)成量測(cè)再現(xiàn)性差異。如r-chart在管制狀態(tài)下，則再現(xiàn)性之標(biāo)準(zhǔn)差或量具變異估計(jì)值量具變異或再現(xiàn)性其中表示在常態(tài)分配中具有99信賴度(即99信賴度s，可用查附錄得出a，故信賴區(qū)間=1×2)(查附錄3.2)。如果量測(cè)系統(tǒng)再現(xiàn)性不足，可能原因是：l 零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性。l 儀器

13、內(nèi)部：維修、磨損、設(shè)備或夾具的失效、品質(zhì)或保養(yǎng)不好。l 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部：品質(zhì)、等級(jí)、磨損。l 方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定夾持、點(diǎn)密度的變異。l 評(píng)價(jià)者內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、意識(shí)、疲勞。l 環(huán)境內(nèi)部：對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的小幅度波動(dòng)。l 錯(cuò)誤的假設(shè) 穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)牟僮鳌 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法，一致性不好。l 量具誤用。l 失真（量具或零件）、缺乏堅(jiān)固性。l 應(yīng)用 零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）。再生性指作業(yè)者變異是定值，由chart中比較每一平均值可發(fā)現(xiàn)。再生性或作業(yè)者變異之估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差作業(yè)者變異或再生性為某一作業(yè)者最大平均全距與最小平均全距之差，但再生

14、性受量具變異之影響，故必須減去量具變異，即調(diào)整后 n:零件數(shù) r:量測(cè)次數(shù)如果測(cè)量系統(tǒng)再生性不足，可能原因是：l 零件之間（抽樣樣本）：使用相同的儀器、操作者和方法測(cè)量a、b、c零件類型時(shí)的平均差異。l 儀器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下使用a、b、c儀器測(cè)量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。l 標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量過程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。l 方法之間：由于改變測(cè)量點(diǎn)密度、手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。l 評(píng)價(jià)者（操作者）之間：評(píng)價(jià)者a、b、c之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗(yàn)所造成的平均值差異。推薦在為產(chǎn)品和過程鑒定

15、和使用手動(dòng)測(cè)量?jī)x器時(shí)使用這種研究方法。l 環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過程的鑒定。l 研究中的假設(shè)有誤。l 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法。l 操作者培訓(xùn)的有效性。應(yīng)用零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）。2. 零件間變異可由chart發(fā)現(xiàn)，若組平均值無落在管制界限外，則零件間變異隱藏在再現(xiàn)性內(nèi)，且量測(cè)變異支配制程變異。反之，若有過半的平均值落在管制界限外，則此量測(cè)系統(tǒng)被認(rèn)為是適用的。若量測(cè)程序是定值(r-chart在管制狀態(tài)下)且能鑒別零件間變異(chart之過半點(diǎn)落于管制界限外)，則能估計(jì)量測(cè)系統(tǒng)標(biāo)

16、準(zhǔn)差，而零件間標(biāo)準(zhǔn)差 故零性間變異，量測(cè)系統(tǒng)變異或量具r為每一零件平均值最大值與最小值之差。制程變異百分比相關(guān)量測(cè)系統(tǒng)之再現(xiàn)性與再生性，通常稱為rr=來估算。全制程變異標(biāo)準(zhǔn)差故亦可由來求得，且全制程變異公差之百分比相對(duì)于量測(cè)系統(tǒng)之再現(xiàn)性與再生性是以來估算，而區(qū)別分類數(shù)可用來決定。(查附錄)因此，公差百分比、制程變異百分比、不同數(shù)據(jù)級(jí)別數(shù)均為評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)之可接受性的不同方法。偏性為求出量具偏性，首先必須由工具室或精密檢驗(yàn)設(shè)備取得樣本中的真值或參考值，而真值或參考值與觀測(cè)平均值之差即為偏性。偏性/制程變異(或公差)×100=制程變異(或公差)百分比如果量具偏性較大，則可能原因是:l 儀器

17、需要校準(zhǔn)l 遺棄、設(shè)備或夾具磨損l 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)偏差l 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定l 儀器品質(zhì)不良 設(shè)計(jì)或符合性l 線性誤差l 使用了錯(cuò)誤的量具l 不同的量測(cè)方法 作業(yè)準(zhǔn)備、加載、夾緊、技巧l 測(cè)量的特性不對(duì)l 變形（量具或零件）l 環(huán)境 溫度、濕度、振動(dòng)、清潔l 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)l 應(yīng)用 零件數(shù)量、位置操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）穩(wěn)定性統(tǒng)計(jì)上的穩(wěn)定性不僅適用于量具穩(wěn)定性，亦適用于量具再現(xiàn)性、偏性，且一般制程亦適用。例如，兩個(gè)量測(cè)系統(tǒng)量測(cè)相同的標(biāo)準(zhǔn)件，雖然在短期之內(nèi)，他們均顯示具有統(tǒng)計(jì)上的穩(wěn)定性，但在長(zhǎng)期之后，其中一個(gè)量測(cè)系統(tǒng)在其準(zhǔn)確性上明顯具有較高的變異，則

18、被認(rèn)為具有較低的量具穩(wěn)定性。因此，若制程(或系統(tǒng))統(tǒng)計(jì)上穩(wěn)定性不明的狀態(tài)下，評(píng)價(jià)量測(cè)系統(tǒng)之再現(xiàn)性、再生性等，可能造成更多的傷害，而增加量測(cè)系統(tǒng)的變異。但當(dāng)討論量測(cè)系統(tǒng)之統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性時(shí)，必須討論”該量測(cè)系統(tǒng)在多久時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的”，故時(shí)間因素是一個(gè)重要的考量點(diǎn)，相對(duì)的，其時(shí)間內(nèi)的環(huán)境條件將是關(guān)鍵因素，因此在分析穩(wěn)定性時(shí)必須考量時(shí)間對(duì)環(huán)境的變化，且隨時(shí)間的不同，其使用者、零件、方法亦可能隨之變化，這些因素也須一并考慮。特性要因圖、制造流程圖、失效模式等制程改善工具有助于決定這些因素。研究量測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法之一是將標(biāo)準(zhǔn)件在不同時(shí)間的量測(cè)值點(diǎn)繪在r chart上，如失去管制則表示量測(cè)系統(tǒng)需要校正或標(biāo)準(zhǔn)件

19、臟污。而抽樣時(shí)間之設(shè)計(jì)，必須以不會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)件或量測(cè)系統(tǒng)的結(jié)果為原則，才能夠確認(rèn)量測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若r(或s)chart上顯示失去管制，我們可以借著估計(jì)長(zhǎng)期的量測(cè)程序標(biāo)準(zhǔn)差來量化其量測(cè)程序的變異(量具穩(wěn)定性)。估計(jì)量測(cè)程序的標(biāo)準(zhǔn)差=，并與制程標(biāo)準(zhǔn)差相比較，以判定量測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性是否適合。其它的意見如下：(1) 若使用s-chart，可用來決定管制界限。(2) 若r(s) chart失去管制，則表示有不穩(wěn)定的再現(xiàn)性。(3) 若chart失去管制，則表示量測(cè)系統(tǒng)的量測(cè)不再正確(即偏性已改變)。(4) 標(biāo)準(zhǔn)件若具有高、中、低端三種量測(cè)值時(shí)，若能采用三種量測(cè)系統(tǒng)管制圖則更佳。如果量測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性不足，可能原

20、因是：l 儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期l 儀器、設(shè)備或夾具的磨損l 正常的老化或損壞l 維護(hù)保養(yǎng)不好 空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔l 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差l 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定l 儀器品質(zhì)不好 設(shè)計(jì)或符合性l 儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法l 不同的量測(cè)方法 作業(yè)準(zhǔn)備、加載、夾緊、技巧l 變形（量具或零件）l 環(huán)境變化 溫度、濕度、振動(dòng)、清潔l 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)l 應(yīng)用 零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）線性在量具全作業(yè)范圍內(nèi)選取各適當(dāng)刻度的零件加以量測(cè)分析，可決定線性。以各零件的偏性與其真值或參考值相關(guān)性來繪制線性圖，若為直線關(guān)系，則量

21、具線性與線性百分比的大小可用以評(píng)估量具的線性是否可被接受(量具線性與線性百分比可由斜率及零件的制程變異(或公差)計(jì)算而得，即(線性×100)/制程變異(或公差)，百分比通常愈小愈好)。若線性圖非直線關(guān)系，其可能原因如下:(1) 在作業(yè)范圍的高、低兩端，量具校正不適當(dāng)。(2) 最大或最小的真值或參考值錯(cuò)誤。(3) 量具磨損。(4) 可能需檢討量具本身設(shè)計(jì)之特性是否適合量測(cè)被測(cè)特性。另外我們可由線性的適合度()來推論偏性平均值與真值或參考值的直線關(guān)系，從適合度我們可以得到他們是否具有直線關(guān)系，若有，則是否可接受。其計(jì)算公式如下: 線性=×制程變異(或公差)線性=100(線性/制

22、程變異(或公差)如果線性不佳，可能原因是：l 儀器需要校準(zhǔn)，縮短校準(zhǔn)周期l 儀器、設(shè)備或夾具的磨損l 維護(hù)保養(yǎng)不好 空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔l 基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差 最小最大l 不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)（沒有涵蓋操作范圍）或使用基準(zhǔn)設(shè)定l 儀器品質(zhì)不好 設(shè)計(jì)或符合性l 儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法l 應(yīng)用了錯(cuò)誤的量具l 不同的量測(cè)方法 作業(yè)準(zhǔn)備、加載、夾緊、技巧l 隨著測(cè)量尺寸不同，（量具或零件）變形量不同l 環(huán)境 溫度、濕度、振動(dòng)、清潔l 錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)l 應(yīng)用 零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）范例說明設(shè)一量測(cè)系統(tǒng)分析，決定由2個(gè)作業(yè)者分別對(duì)5

23、個(gè)不同樣本各重復(fù)量測(cè)3次，如下表: 樣本數(shù)量測(cè)次數(shù)作業(yè)者1作業(yè)者212345123451217220217214216平216216216216220平2216216216212219均219216215212220均3216218216212220220220216212220平均值全距r0.1再現(xiàn)性u(píng)cl1234512345部品(作業(yè)者1) (作業(yè)者2)r-chart之r值均在管制界限內(nèi)再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差再現(xiàn)性(查附錄3.2).2再生性再生性標(biāo)準(zhǔn)差再生性(查附錄，n:零件數(shù)，r:量測(cè)次數(shù)).3零件間變異ulll1234512345部品 out of controlul/ll upper/lowe

24、r limits(作業(yè)者1) (作業(yè)者2)chart之值僅有30在管制外，故量測(cè)程序不十分適合發(fā)現(xiàn)零件間變異。量測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)差量測(cè)系統(tǒng)變異r=5.15×零件平均值 平均值之全距零件間標(biāo)準(zhǔn)差零件間變異全制程變異標(biāo)準(zhǔn)差全制程變異量具 rr百分比rr區(qū)別分類數(shù)=故本范例研究所得，此量測(cè)系統(tǒng)僅適用于計(jì)數(shù)值之制程管制。(查附錄3.2)2. 偏性范例說明一位作業(yè)者量測(cè)一零件10次，如下:設(shè)真值為，且此零件之制程變異為偏性=真值觀測(cè)平均值()偏性對(duì)制程變異百分比(偏性)=(偏性/制程變異)×100 =(0.05/0.7)×100.5穩(wěn)定性范例說明每周量測(cè)3個(gè)零件，持續(xù)15周以上，

25、且設(shè)制程標(biāo)準(zhǔn)差，量測(cè)數(shù)據(jù)之。量測(cè)程序標(biāo)準(zhǔn)差(量具穩(wěn)定性)=0.7(制程標(biāo)準(zhǔn)差)。故該量具穩(wěn)定性適合量測(cè)該制程。(查附錄3.2)2.6線性范例說明在量具全作業(yè)范圍內(nèi)選取5個(gè)零件，并已求得各零件之真值分別為，。每一零件再由一作業(yè)者量測(cè)12次，如下表：樣本12345真值1量23測(cè)452.70次67數(shù)89101112平均值偏 性全 距 r線性圖線性適合度計(jì)算如下:偏性平均值y=ax+b×(真值) 線性=×制程變異 (設(shè)制程變異為6.0)×線性=(線性/制程變異)×100 =(0.79/6.0)×100量測(cè)系統(tǒng)研究之準(zhǔn)備在執(zhí)行量測(cè)研究之前，應(yīng)先規(guī)劃及準(zhǔn)備

26、，一般準(zhǔn)備如下:(1) 方法在使用前應(yīng)先予以確認(rèn)、(2) 決定作業(yè)者人數(shù)、樣本數(shù)、重復(fù)量測(cè)次數(shù)，其考慮因素如下:(a) 重要尺寸因估計(jì)可信度之需求，需較多的樣本或量測(cè)次數(shù)。(b) 零件結(jié)構(gòu)原材料或重型零件可能需求少樣本，但多次量測(cè)。(3) 如果可能應(yīng)自日常使用量具的作業(yè)者中選擇測(cè)試者，否則應(yīng)選擇受過足夠訓(xùn)練而能正確使用量具之人。(4) 樣本應(yīng)在能代表整個(gè)作業(yè)范圍的制程中挑選，如在幾天內(nèi)每天選取一件樣本，因這些零件被認(rèn)為可代表在現(xiàn)行制程中全部的生產(chǎn)變異。而且每個(gè)零件須加以編號(hào)識(shí)別。(5) 量具的刻度應(yīng)以小于預(yù)期制程變異(或公差)的1/10。而為了不精確結(jié)果的可能性降至最低，應(yīng)采行下列步驟:(1)

27、 采隨機(jī)抽樣方式量測(cè)，且采取盲目量測(cè)法，避免作業(yè)者的預(yù)知心態(tài)而造成偏差。(2) 讀值應(yīng)取估計(jì)之最近值，而最少取至最小刻度之1/2。如果最小刻度為，則每一估計(jì)讀值應(yīng)在左右。(3) 此一研究必須由了解量測(cè)研究重要性及注意事項(xiàng)者來進(jìn)行。計(jì)量值量測(cè)系統(tǒng)研究穩(wěn)定性之準(zhǔn)則(1) 選取一個(gè)樣本，并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)的真值或參考值。若無樣本，則可從生產(chǎn)線中取得一個(gè)落在中間值域的零件，當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值，且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試的高、中、低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件，并對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件分別繪制管制圖。(2) 定時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件或樣本量測(cè)35次。注意，決定樣本量及頻度之考慮因素應(yīng)包括重新校正或修理的次數(shù)，使用頻度、操作環(huán)境等。(3) 將量測(cè)值

28、標(biāo)記在r chart或s chart上。(4) 計(jì)算管制界限，并對(duì)失控或不穩(wěn)定做評(píng)估。(5) 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，并與制程標(biāo)準(zhǔn)差相比較，以評(píng)估量測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。偏性之準(zhǔn)則.1獨(dú)立取樣法(1) 選取一個(gè)樣本，并建立可追溯標(biāo)準(zhǔn)的真值或參考值。若無樣本，則可從生產(chǎn)線中取得一個(gè)落在中間值域的零件，當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)值，且應(yīng)針對(duì)預(yù)期測(cè)試的高、中、低端各取得樣本或標(biāo)準(zhǔn)件，并于工具室將各樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)10次，計(jì)算其平均值，將其當(dāng)成”參考值”。(2) 由一位作業(yè)者以常規(guī)方式對(duì)每個(gè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)件量測(cè)10次。并計(jì)算出平均值，此值為”觀測(cè)平均值”。(3) 計(jì)算偏差偏差=觀測(cè)平均值參考值制程變異=偏差=偏差/制程變異如果偏性在統(tǒng)計(jì)上不

29、等于0，檢查是否存在以下原因：l 基準(zhǔn)件或參考值有誤，檢查確定標(biāo)準(zhǔn)件的程序。l 儀器磨損。這問題會(huì)在穩(wěn)定性分析中呈現(xiàn)出來，建議進(jìn)行維修或重新整修計(jì)畫。l 儀器產(chǎn)生錯(cuò)誤的尺寸。l 儀器所測(cè)量的特性有誤。l 儀器沒有經(jīng)過適當(dāng)?shù)男?zhǔn)。儀器沒有經(jīng)過適當(dāng)?shù)男?zhǔn)。對(duì)校準(zhǔn)規(guī)程進(jìn)行審查。l 評(píng)價(jià)者使用儀器的方法不正確。對(duì)測(cè)量指導(dǎo)書進(jìn)行審查。l 儀器矯正的指令錯(cuò)誤。.2圖表法用于評(píng)估穩(wěn)定性的r chart或s chart也可以用來評(píng)估偏差。(1) 同.1的(1)項(xiàng)。(2) 由管制圖中計(jì)算出。(3) 計(jì)算偏差偏差參考值制程變異6偏差偏差/制程變異.3分析如果偏差相對(duì)較大，應(yīng)尋找如所述之可能原因。再現(xiàn)性與再生性之準(zhǔn)

30、則研究量具再現(xiàn)性與再生性(gr&r)的方法有三種，全距法、平均值與全距法(包括圖表分析法)及變異數(shù)分析法。這三種方法中，除了全距法外，均忽略了零件間變異。在運(yùn)用本準(zhǔn)則時(shí)，所選取之零件應(yīng)以其最大的零件間變異來抽樣(例如旋轉(zhuǎn))，并將每個(gè)零件相同位置(或某個(gè)點(diǎn)或某個(gè)地方)加以注記，這等于將零件間變異去除，否則零件變異將隱含在分析值中，造成rr分析不確實(shí)。.1全距法本法可提供量測(cè)變異的近似值，但僅提供量測(cè)系統(tǒng)的全貌，而無法將變異區(qū)分為再現(xiàn)性或再生性。本法是以2個(gè)作業(yè)者對(duì)5個(gè)零件各量測(cè)1次，以每個(gè)零件的全距當(dāng)成二作業(yè)者的量測(cè)誤差，其例說如下:零 件12345作業(yè)者1作業(yè)者2全 距r平均全距rr=

31、查附錄3.2)設(shè)制程變異(或公差)rr=(rr/制程變異)×03/0.40)×判定:若rr20，則該量測(cè)系統(tǒng)須加以改善。.2平均值與全距法本法可分別分析量測(cè)系統(tǒng)的再現(xiàn)性與再生性，但不是他們的交互作用，若要判斷作業(yè)者與量具的交互作用，可采用.3變異數(shù)分析法(anova)。若再現(xiàn)性再生性，可能是:(1) 量具需加以保養(yǎng)。(2) 量具需重新設(shè)計(jì)，以提高適用性。(3) 量具之夾緊或定位需改善。(4) 存在過大的零件間變異。反之，若再現(xiàn)性再生性，可能是:(1) 作業(yè)者訓(xùn)練不足。(2) 量具刻度校正不良。(3) 可能須用夾具以協(xié)助作業(yè)者更簡(jiǎn)易且確實(shí)的操作量具。執(zhí)行研究執(zhí)行本法最適合的條

32、件如下述：(1) 選擇3個(gè)作業(yè)者及10個(gè)零件，但令作業(yè)者無法知道各零件編號(hào)。(2) 校正量具。(3) 由作業(yè)者a、b、c順序?qū)?0個(gè)零件隨機(jī)抽樣量測(cè)，但不使他們之間知道他人的量測(cè)值，并分別將量測(cè)值記入表1的第1、6、11行。(4) 重復(fù)(3)項(xiàng)的方式，分別記入2、7、12行及3、8、13行。(5) 若無法取得大樣本數(shù)或同時(shí)取得零件時(shí)，可改用下列方式:(a) 令作業(yè)者a.量測(cè)第1件，并將量測(cè)值記入第1行，再依序由作業(yè)者量測(cè)第1件，記入第6、11行。(b) 重復(fù)(a)項(xiàng)方式，同樣量測(cè)第1.件，但分別記入第2、7、12行及3、8、13行。(6)若作業(yè)者班次不同(如日、夜班)，或許可用下列替代方法:(

33、a)由作業(yè)者a.隨機(jī)抽樣量測(cè)全部10個(gè)零件，記入第1行，再重復(fù)隨機(jī)量測(cè)這10個(gè)零件，分別記入第2、3行。(b)再由作業(yè)者b、c以同樣(a)項(xiàng)的方式記入6、7、8行及11、12、13行。圖表分析(a)全距圖將每位作業(yè)者對(duì)每一零件所測(cè)得的多個(gè)讀值全距標(biāo)注于全距圖，有助于確定：l 有關(guān)再現(xiàn)性的統(tǒng)計(jì)管制。l 在每位作業(yè)者之間對(duì)每一零件的量測(cè)程序是否一致性。uclr543210a b c1a b c2a b c3a b c4a b c5全距操作者零 件1 2 3 4 5a1 2 3 4 5b1 2 3 4 5cuclr543210全距零 件操作者(b)誤差圖將每個(gè)作業(yè)者對(duì)每一零件量測(cè)兩次的值，按零件編號(hào)

34、將值標(biāo)注，可協(xié)助分析個(gè)別的差異。誤差觀測(cè)值真值或參考值圖例中顯示:(1) 作業(yè)者b第2次量測(cè)系統(tǒng)性的高于第1次量測(cè)。(2) 作業(yè)者b的平均值偏高。(3) 設(shè)有任何一個(gè)作業(yè)者能取得零件10的特性。(c)平均值與推移圖將每位作業(yè)者對(duì)每一零件所測(cè)得的平均值繪制推移圖，并標(biāo)注管制界限有助于確定：l 作業(yè)者之間的一致性推移圖l 量測(cè)系統(tǒng)的可用性管制圖平均值零件1 2 3 4 5 6 7 8 9 10543210評(píng)價(jià)者a評(píng)價(jià)者b評(píng)價(jià)者c平均值零件1 2 3 4 5 6 7 8 9 10543210評(píng)價(jià)者a評(píng)價(jià)者b評(píng)價(jià)者c(d)個(gè)別值圖將每位作業(yè)者對(duì)每一零件量測(cè)所得之所有值，按要件編號(hào)及作業(yè)者別，分別標(biāo)注有

35、助確定:l 再生性。l 作業(yè)者間的一致性。l 非讀出正確值。l 零件與作業(yè)者間的相互作用。1 2 3 4 5a1 2 3 4 5b1 2 3 4 5c0零 件作 業(yè) 者× 第一次讀值 第二次讀值×××××××××××××××正常化值0作 業(yè) 者零 件a b c1a b c2a b c3a b c4a b c5× 第一次讀值 第二次讀值正?；?#215; × × × × × &

36、#215; × × × × × × × × (e)腮須圖將每作業(yè)者對(duì)每一零件量測(cè)多次，并將每零件之最大、最小及平均值標(biāo)注，有助于確定:l 作業(yè)者間的一致性。l 非讀出正確值。l 零件與作業(yè)者的相互作用。作 業(yè) 者零 件a b c1a b c2a b c3a b c4a b c5最高讀值× 平均值最低讀值正?；?#215;××××××××××××××(f)零件平均xy

37、圖將每位作業(yè)者對(duì)每一零件量測(cè)多次所得之平均值，以真值或參考值為基礎(chǔ)標(biāo)注，有助于確定:l 線性。l 作業(yè)者間線性的一致性。參考值量測(cè)平均值abc ×××××評(píng)價(jià)者a×評(píng)價(jià)者b評(píng)價(jià)者c(g)xy比較圖將每位作業(yè)者對(duì)每一零件量測(cè)多次所得之平均值，以其它作業(yè)者為基礎(chǔ)標(biāo)注，有助于確定作業(yè)者間線性的一致性。 平均操作者a平均操作者b 平均操作者c平均操作者a 平均操作者c平均操作者b(h)分布圖將每零件讓每位作業(yè)者量測(cè)多次的個(gè)別值標(biāo)注，有助于確定：l 作業(yè)者間的一致性。l 非讀出正確值。l 零件與作業(yè)間的相互作用。計(jì)算及研究g rr的計(jì)算及研究如

38、表1及表2，說明如下:(1) 將第1、2、3行之最大值減最小值之全距記于第5行，同樣地，第6、7、8行之全距記于第10行，第11、12、13行之全距記于第15行(表1)。(2) 將第5行加總后除以零件數(shù)，則得第一位作業(yè)者的平均全距，同法，由第10、15行求得、(表1)。(3) 將第、轉(zhuǎn)記入第17行，并加總后除以作業(yè)者人數(shù)即得全距平均(表1)。(4) 將轉(zhuǎn)記入第19、20行，并乘以及求其管制界限(、查附錄3.2)(表1)。(5) 若有全距值超過管制界限者，則可依原方法請(qǐng)同一作業(yè)者將同一零件再量測(cè)一次，或刪除其值，再重新計(jì)算及管制界限。(6) 將1、2、3、6、7、8、11、12、13各行分別加總

39、并除以零件數(shù)，即得平均值(表1)。(7) 將1、2、3行之平均值加總除以量測(cè)次數(shù)，即得作業(yè)者a之平均值，記入第4行，同法6、7、8及11、12、13行得出之值記入第9及14行的及(表1)。(8) 將第4、9、14行的最大及最小值記入第18行，并計(jì)算其差(表1)。(9) 將每個(gè)零件之所有量測(cè)值加總并除以量測(cè)值總數(shù)得出各零件之平均值，記入第16行。并將各零件平均值加總除以零件數(shù)或?qū)?、加總除以作業(yè)者數(shù)，則得總平均(表1)。(10) 將零件平均值之最大值減最小值，得零件平均值全距(表1)。(11) 將、轉(zhuǎn)記于表2之表頭。(12) 計(jì)算表2左半邊之”量測(cè)分析”各欄。(13) 計(jì)算表2右半邊之”總變異”各

40、欄。(14) 檢查上述13項(xiàng)作業(yè)是否有錯(cuò)誤。(15) 研究rr是否可接受，其可否接受之一般指引為:l rr10，則量測(cè)系統(tǒng)ok。l 10rr30，則量測(cè)系統(tǒng)可能被接受，但須視其應(yīng)用的重要性、量測(cè)費(fèi)用或修理費(fèi)而定。l rr30，則量測(cè)系統(tǒng)須加以改進(jìn)。l ndc 5，則量測(cè)系統(tǒng)鑒別力足夠，反之則不足。（ndc, the number of distinct categories區(qū)別分類數(shù)）表r數(shù)據(jù)收集表評(píng)價(jià)者測(cè)量次數(shù)零件平均值123456789101.a 12. 23. 34. 平均值0.4475. 全距6.b 17. 28. 39. 平均值10. 全距11.c 112. 213. 314. 平均

41、值15. 全距16. 零件平均值0. 0017. () / 評(píng)價(jià)者人數(shù)3 18. 最大值 最小值 diff19. * × d4 uclr2次測(cè)量時(shí)d4；3次測(cè)量時(shí)d4。uclr代表個(gè)別r值的限值。圈出那些超出這限值的點(diǎn)，查明原因并采取矯正措施；讓相同的評(píng)價(jià)者使用相同的量具并用原來的方法重新讀值，或剔除這些數(shù)值并由其余的數(shù)值重新平均和計(jì)算，以及控制限值。注：表r報(bào)告表量具再生性與再現(xiàn)性報(bào)告表零件編號(hào)和名稱：特性：規(guī)格：操作表： 量具名稱：量具編號(hào)：量具型式：diff日期：操作者：測(cè)量單元分析總變異(tv)再現(xiàn)性設(shè)備變異(ev)ev×k1試驗(yàn)次數(shù)k123×ev 100

42、ev / tv10017.62%再生性評(píng)價(jià)者變異(av)av評(píng)價(jià)者數(shù)量23k2231n零件數(shù) r測(cè)量次數(shù)av 100av / tv10020.04%再生性及再現(xiàn)性(grr)grr零件數(shù)量k323grr100grr / tv10026.68%零件變異(pv)pvrp × k34pv 100pv / tv10096.38%56總變異(tv)tv7ndc (pv/grr)1.41(1.10456/0.30575)58910對(duì)本表中所使用的理論和常數(shù)的資料，請(qǐng)參考msa參考手冊(cè)，第三版.3變異數(shù)分析(anova)法本法可將量測(cè)系統(tǒng)之變異區(qū)分為4種，即零件、件業(yè)者、零件與作業(yè)者的交互作用及量具

43、等變異。但因本法之計(jì)算甚為繁復(fù)，故應(yīng)藉由計(jì)算機(jī)來運(yùn)算，且須有訓(xùn)練有素的來解釋其結(jié)果。執(zhí)行研究本法之?dāng)?shù)據(jù)來源須以隨機(jī)性取得，否則將導(dǎo)致成為偏斜率值的來源。隨機(jī)化主要目的是保證取得零件(n)、件業(yè)者及量測(cè)次數(shù)(r)之間的平衡。可用下述方法進(jìn)行：(1) 在紙條上寫明a1.an，b1.bn，c1.cn，k1.kn。ak代表第1第k個(gè)作業(yè)者；1n表第1第n個(gè)零件。(2) 將所有紙條放入不透明之袋中。(3) 每次抽1張，并依紙條中寫明的作業(yè)者及零件編號(hào)進(jìn)行量測(cè)。(4) 將量測(cè)值記錄于類似表1.的適當(dāng)位置。(5) 一旦紙條被抽出后，不放入袋中，直至所有紙都被由出量測(cè)為止。(6) 再將所有紙條放入袋中，重復(fù)上述方式再次量測(cè)，直至所預(yù)先設(shè)定的量測(cè)次數(shù)r次為止。數(shù)據(jù)分析由所取得之?dāng)?shù)據(jù)，可運(yùn)用下公式計(jì)算各種變異原因之量化:來源dfssmsemsf作業(yè)者k-1零 件n-1作業(yè)者×零件(n-1)(k-1)量 具nk(r-1)全部nkr-1tss表3.變異數(shù)分析(anova)表df來源的自由度ss(平方和)來源平均數(shù)的離差ms(平均數(shù)平方) ss/dfems(平均數(shù)平方期望值